DE1621228A1 - Verfahren zum Plattieren einer selektiv durchlaessigen Membran - Google Patents

Verfahren zum Plattieren einer selektiv durchlaessigen Membran

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DE1621228A1
DE1621228A1 DE19671621228 DE1621228A DE1621228A1 DE 1621228 A1 DE1621228 A1 DE 1621228A1 DE 19671621228 DE19671621228 DE 19671621228 DE 1621228 A DE1621228 A DE 1621228A DE 1621228 A1 DE1621228 A1 DE 1621228A1
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Levine Charles Arthur
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Description

  • Verfahren zum Plattieren einer selektiv durchlässigen Membran Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Abscheidung eines elektrisch leitenden metallischen Films auf der Oberfläche einer selektiv durchläss-igen Membran.
  • Das Aufbringen eines metallischen Films auf die aber fläche von elektrisch nicht-leitenden Substanzen, wie z.B. einem Kunststofffilm ist aus vielen Gründen bzw. für viele Zwecke erwünscht geworden. Einer der wichtigsten dieser Anwendungszwecke ist die Herstellung von Brennstoffzellen, in denen ein elektrischer Strom durch die- Energie erzeugt wird, die während des Ablaufes einer geregelten chemischen Umsetzung frei wird. Für einen solchen Zweck hat es sich als wünschenswert erwiesen, eine durchlässige Kunststoffmembran als nicht-leitend-es Material zu haben, und einem oder beide Oberflächen der Membran mit einem Film eines elektrisch leitenden Metalles so zu überziehen, da# die Poren der durchlässigen Membran nicht durch den Metallüberzug blockiert werden.
  • Es ist vorgeschlagen, worden, - einen Metallfilm auf die Oberfläche von elektrisch nicht-leitenden Materialien -durch chemische Plattierung in der Weise aufzubringen, da# die zu plattierende Oberfläche in Gemische aus dem gewünschten Metallkation und einem Reduktionsmittel eingetaucht wird oder durch gemeinsames Aufschleudern der Reagentienlösungen auf die zu plattierende Oberfläche.
  • Im allgemeinen erfordert bei all solchen Verfahren die zu plattierende Oberfläche eine Vorbehandlung, - ehe feine fest- -haftende Abscheidung vorgenommen werden kann. Überdies ist zur gleichförmigen Plattierung eine sorgfältige Temperaturkontrolle und. eine Kontrolle des Rührens und der Flie#gerschwindigkeiten notwendig.
  • Aber diese in der Technik bekannten Verfahren sind nicht leicht anwendbar zur Plattierung der- Innenflächen von kleinen Gegenständen, insbesondere im Hinblick -a-uf feine Hohlfasern. Für derartige Zwecke sind die in der Technik bekannten Verfahren der Aufbringung ungeeignet, besonders weil das abgeschiedene Metall zur Verstopfung des Innendurchganges der-Hohlfasern-unt und auch zur Verstopfung der Poren der durchlässigen Membran neigt. Selbst wenn gro#e Flachen einer durchlassigen Membran nach bekannten Verfahren plattiert werden, werden die Poren durch die Metallabscheidung verstopft.
  • Wenn Reagentienlösungen durch das Innere einer Hohlfaser fließen gelassen werden, erfolgt die Abscheidung am Eingangs ende der Faser viel schneller und in größerer Stärke als an weiter vom Eingang entfernten Punkten längs der Faser. Das führt zur Verstopfung des einen Endes der Faser, oder zur Ablagerung eines dickeren Uberzuges an diesem Ende. Versuche zur Herabsetzung dieser Neigung durch entweder Fließenlassen der Reagentienlösung in das eine Ende und dann das gegenüberliegende Ende verursacht lediglich-dickere Abscheidungen an beiden Enden und dünnere Abscheidungen zur Mitte hin.
  • Es ist nun entdeckt worden, und diese Entdeckung bildet die Grundlage der vorliegenden Erfindung,- daß eine Metallabscheidung, die durch Mischen einer metallischen Verbindung und eines Reduktionsmittels bewirkt wird, an der Oberfläche auf der Metall abgeschieden werden soll, eingeleitet und aufrechterhalten werden kann und daß von außen zugeführte Abscheidung eliminiert wird, sodaß die Abscheidung selbst auf den Innenflächen von Hohlfaser öffnungen ungewöhnlich gleichförmig ist und diese offen und unverstopft bleiben. Erfindungsgemäß werden die Metallverbindung und das Reduktionsmittel mit gegenüberliegenden Flächen der Membran so lange in Kontakt gebracht, daß- einetiberzug's'schicht mit der gewünschten Leitfähigkeit entsteht. Die leitfähige Schicht kann auf der Oberfläche im Kontakt mit der Metallverbindung oder auf der Oberfläche im Kontakt mit dem Reduktionsmittel abgeschieden werden.
  • Vorzugsweise wird die Kontaktbehandlung durch die Anwesenheit von Lösungsmitteln für die Metallverbindung und das Reduktionsmittel gefördert. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Metallverbindung in einer wäßrigen Lösung gelöst wird, die 0,1 bis 50 Gew.-% der Metallverbindung enthält und das Reduktionsmittel in einer wäßrigen Lösung gelöst wird, die 0,1 bis 20 Gew.-% des Reduktionsmittels enthält.
  • Wie oben angegeben, betrifft die Erfindung die Metallplattierung von selektiv durchlässigen Membranen, und insbesondere die Plattierung von Membranen in Form von endlosen Hohlfasern mit einer Wandstärke von 1 bis 80 Mikron. Membrane, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogen werden können, können für Kationen, Anionen oder spezielle Moleküle durchlässig sein. Eine Membran, die z.. eine selektive Durchlässigkeit für Kationen aufweist, kann leicht auf der Oberflache in Kontakt mit dem Reduktionsmittel nach dem erfindungsgemä#en Verfahren plattiert werden. Dle Kontaktbehandlung kann am bequemsten bei.Umge'bungs-t' emperaturen, vorzugsweise bei einer T'emperatur zwischen 0 und 100°C durchgeführt werden.
  • Die zur Verwendung in dem erfindungsgemä#en Verfahren besonders geeigneten Metallverbindungen sind lösliche Salze, aus denen das Metall leicht gefällt werden kann; zu ihnen gehören vorzugsweise lösliche Salze von Chrom, Kupfer, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium und Silber. Das verwendete Reduktionsmittel sollte ein Reduktionspotential haben, das größer als das Oxydationspotential der Metallverbindung ist; vorzugsweise gehören hierzu ein Hydrazin, Hydrazinhydrat, ein saures Salz des Hydrazins, ein Alkaliborhydrid, ein Alkalihydrosulfit, ein Alkaliphosphit oder Kaliumnatriumtartrat.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden eine wäßrige Lösung mit 0,74 Gew.-% Natriumhydroxyd und 6,5 Gew.-% Natriumdithionit und eine wä#rige Lösung mit 26 Gew.-% Nickel-II-Acetat und 13,7 Gew.-Vo Citronensäure mit gegenüberliegenden Flächen der Membran in Kontakt gebracht. Nach einer bevorzugteren Ausführungsform benutzt man eine wäßrige Lösung mit 0,5 bis 4 Mol% Hydrazinhydrat und eine wäßrige Lösung mit Q.,.03 bis 0,05 Mol% Palladium-II-Chlorid im Kontakt mit gegenüberliegenden Oberflächen der Membran.
  • Auf diese Weise hat es sich als möglich erwiesen, die Innenflächen von Hohlfasern aus einer durchlässigen Membran mit Metall zu plattieren, indem man die Reagentien-Lösungen durch das Innere der Holfaser leitet und dem anderen Reagenz erlaubt, durch die Poren in die Membran zu dringen, indem man die zweite Reagentienlösung im Kontakt mit der Auenfläche der Hohlfasern hält.
  • So kanne z.B. bei der Plattierung-der Innenfläche einer Hohlfaser aus einer durchlässigen Membran die Lösungeines geeigneten Reduktionsmittels durch das Innere der Faser fließengelassen, und die Lösung des Metallions unter für die Durchdringung der Membran geeigneten Bedingungen in Kontakt mit der Außenfläche der Faser gebracht werden. obald- das- Metallion durch die Poren der Membran tritt, kommt es in Kontakt mit dem Reduktionsmittel, und das Metall wird auf dem Innern der Faser abgeschieden.
  • Da die Poren'der durchlässigen Membran gleichförmig über die ganze Länge der Faser verteilt sind, wird die entstehende Innenplattierung in Form-eines gleichmäßigen Überzuges auf dem Innern der Faser abgeschieden.; Überraschenderweise jedoch blockiert diese Metallplattierung nicht die Poren, sondern wird vielmehr auf dem Gebiet der Membran zwischen den Poren abgeschieden. Wegen dieser Gleichförmigkeit der Abscheidung, die durch die Gleichförmigkeit des Fließens durch die Länge der Faser verursacht wird, besteht keine Notwendigkeit einer sorgfältigen Regelung der Bedingungen, wie-sie im allgemeinen bei den bekannten Verfahren notwendig ist, selbst wenn dort die Plattierung von großen Flächen der durchlässigen Membran bewirkt werden soll.
  • In der gleichen Weise kann die Metallkationlösung durch das Innere der Hphlfaser flie#engelassen und das Reduktionsmittel von,-'außen durch die Poren der Membran eintretengelassen werden, um, beim Kontakt mit der Metallkationlösung die Abscheidung des Metalls auf der Innenfläche der Fasern zu, bewirken. Das ist besonders der Fall bei Anionaustauschmembranen. Es kann zweckmäßig sein, das Metallkation in komplexer Form anzuwenden, um seine Diffusion durch die Poren der Membran mt verhindern.
  • Es ist ferner möglich, die jeweiligen Drucke der Lösungen innerhalb, und außerhalb, der Hohlfaser einzustellen, um den Fluß in der gewünschten Richtung zu regeln. Im allgemeinen sind reduzierende Anionen zu massig, um durch die Membranporen zu gehen. Jedoch sind neutrale Molekülarten, wie Hydrazin usw. auch wirksame reduzierende Mittel, die gegebenenfalls jede durchlässige Membran zu durchdringen vermögen.
  • Außer der wie oben, hervorgehobenen gleichförmigen Abscheidung hat das Verfahren dieser Erfindung den zusätzlichen Vorteil, daß der, anfängliche Kontakt der beiden Reagentienlösungen tn unmittelbarer, Nähe der Oberfläche, erfolgt, auf,der Abscheidung gewünscht wird. Im Gegensatz dazu erfolgt, wenn die Lösungen der Reduktionsmittel und der Metallionen in der Masse gemischt werden, um Eintauch-oder Sprühgemische herzustellen, die Reduktion oder Reaktion, die zur Freisetzung des Metalles führen, nicht nur in der Nähe der zu plattierenden Oberfläche, pond.ern auch innerhalb des Gemisches als Ganzem. Das bedeutet, daß ein gewisser Teil des Metalles in der Produktlösung suspendiert bleiben kann, oder eine porösere oder massigere Plattierung bildet, die eine schlechte Haftfestigkeit und einen größeren Metallverlust zur Folge hat, wo die Pließbedingungen mechanisch eine derart plattierte Oberfläche erodieren können. Demzufolge ergibt das erfindungsgemäße Verfahren außer der größeren Plattierungsgleichförmigkeit eine wirksamere Verwendung der Plattierungsreagentien durch Reduktion des Abfalles und ferner eine dichtere Plattierung mit verbesserter Haftfestigkeit. Die Reduktion des Abfalles ist besonders wichtig bei der Verwendung und Umwandlung von teuren Metallionen, wie z.B. den Edelmetallen, die sehr oft für diese Zwecke benutzt werden.
  • Da eines der Reagentien in das Innere der Hohlfaser an einer Vielzahl von Punkten eintritt, die gleichmäßig über die gesamte Membran verteilt sind, verringert das jeden lokalisierten katalytischen Effekt von früheren Abscheidungen oder die Kondition der Membran auf ein Mindestmaß, da überdies die Fließgeschwindigkeit der durch die Hohlfaser gehenden Lösung nicht annähernd so schnell ist, wie bei Verwendung irgendeines bekannten Verfahrens. bei dem es notwendig sein würde, eine wesentliche Fließgeschwindigkeit zu haben, um eine größere Abscheidung in der Nähe des Einganges zum Faserninnern auf ein-Mindestmaß zu verringern; die Fließgeschwindigkeit der Lösung durch das Innere der Faser-Eann sehr gering sein, und braucht nur schnell genug zur sein, um eine ausreichende, Konzentration des gewünschten Reagenses zu erzielen und gegebenenfalls Nebenprodukte der Reaktion daraus zu entfernen. Diese Verringerung in der Flie#-geschwindigkeit hat den. zusätzlichen Vorteil, da# keine erodierende Wirkung auf die abzuscheidende Metallplattierung erfolgt; Obwohl das Verfahren dieser Erfindung besonders zur Verwendung bei Hohlfasern bestimmt ist und hierfür eine spezielle Brauchbarkeit bestitzt, kann das Verfahren auch zur Plattierung einer gro#flächigen durchlässigen Membran verwendet werden, bei der man die beiden oben bes-ehriebenen Reagentienlösungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Membran hat, und das eine der Reagentien durch die Membran dringen und unmittelbar nach, Durchdringen der, Membranporen in Kontakt mit der anderen Lösung kommen lä#t, wodurch,die Ab-schei-dung des Metalls auf"der. anliegenden Oberfläche der Membran bewirkt wird. Bei Membranen in Flächenform wurde gefunden, daß die entsteh. ende Plattierung ähnliche Vorteile, wie die oben angegebenen, aufweist, von denen viele nach den bekann-ten Verfahren nicht erreicht werden können, obwohl dabei nicht das zusätzliche Handicap der Anwendung solcher Verfahren auf kleine Räume, wie z.B. der Innenseite von Hohlfasern, wie oben beschrieben, vorliegt. So ist z.B. selbst bei der plattierung flächiger Membranen diese Plattierung gleichförmiger, dichter, von verbesserter Haftfestigkeit und es tritt weniger Abfall an Reagentien auf Die Verwendung von mit gasförmigen Reagentien arbeitenden Brennstoffzellen ist in der Technik seit vielen Jahren bekannt. Derartige Zellen haben bestimmte innewohnende Vorteile gegenüber anderen Formen zur mwandliuig chemischer in elektrische Energie. Zu diesen Vorteilen gehört der hohe Wirkungsgrad der Energieumwandlung, der in vielen-Fällen viel größer ist, als er mit Standardbrennstoffumwandlungen erreicht werden kann.
  • -Die Verwendung einer festen Ionenaustauschmembran als Elektrolyt - in gasförmigen Brennstoffzellen ist nahegelegt worden. Derartige Membranen können aus Kationenaustauschharzen oder Anionenaustauschharzen der verschiedensten geeigneten Mat'erialien hergestellt werden. Die Verwendung dieser festen Ionenaustauschmembranen als Elektrolyt in gasförmigen Brennstoffzellen ist besonders vorteilhaft.
  • Da. kein anderer Elektrolyt benötigt Wird, Gibt es keine Probleme hinsichtlich der Lagerung von FJlektrolytlösungen.
  • Darüber hinaus erfolgt keine Verdünnung des Elektrolyten da diese Membranmaterialien fest und in Wasser und in verschiedenen anderen Substanzen, mit denen sie in Berührung kommen können, unlöslich sind.
  • In einer besonders brauchbaren Brennstoffzellenform wird die Ionenaustauschmembran in Form von Hohlfasern verwendet, die ; auf der Au#enfläche der T-tohlfa'ser- mit einem katalytischen Elektrodenmaterial und auch auf der Innenfläche der Faser mit einem katalytischen Elektrodenmaterial überzogen sind, wobei die Außen- und die Innenüberzüge elektrisch v6n einander geschieden sind. Die Zellen werden vorteilhafterweise aus einer Vielzahl solcher überzogenen Fasern hergestellt, wobei vorzugsweise mindestens 1000 solcher überzogenen Fasern je Zelle. .verwendet. tatsächlich aber Millionen solcher Fasern je Zelle verwendet werden können.
  • Solche Brennstoffzellen stellen ein wichtiges Anwendungsgebiet für die nach dem. erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, mit Metall überzogenen durchlässigen Hohlfasern dar. Die Innenwand wird nach dem Verfahren dieser Erfindung überzogen und obwohl andere Verfahren zur Herstellung des Außenüberzuges bei den Hohlfasern geeignet sein mögen, weist der nach dem Verfahren dieser Erfindung bei den Hohlfasern erzeugte Außenüberzug die oben angegebenen vielen Verbesserungen auf. Durch Umkehrung der Lage der jeweiligen Losungen und/oder' der Richtung des durchdringenden Lösungsflusses ist es möglich, einen solchen Außenüberzug zu erzeugen.
  • Es gibt verschiedene Verfahren zur Vereinigung solcher Faserbündel und zur Verschließung des Raumes zwischen den Enden der Fasern, um einen. getrennten Kontakt der einzelnen Reagentienlösungen mit dem Innern oder Äußeren der Fasern zu bewirken, ohne daß sich die Lösungen vermischen, wie z.B. in einer, osmotischen Zelle. Ein typisches Verfahren für derartige Zwecke wird später beschrieben werden.
  • Zum Verschließen können verschiedene Verfahren benutzt werden. So kann z. B. eine geeignete Guß- und Klebmasse auf die Faserenden aufgebracht werden, um den Raum zwischen den Fasern zu füllen, aber in die Hohlfasern eine Entfernung eindringen gelassen werden, die geringer ist als die Entfernung, die sie über=das entstehende Gußstück hinausragen. Es können dann. die, überstehenden Enden abgeschnitten werden, um offene Endteile der Faser freizulegen.
  • Zur Verbindung der einzelnen inneren und äußeren metallischen Überzüge in Parallellage im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit würde es, da Tausende oder Millionen von einzelnen Fasern vorliegen, ganz offensichtlich unpraktisch sein, den Versuch zu unternehmen, einzeln die verschiedenen Leiter an jedes einzelne der Unzahl von einzelnen Hohlfaserbrennstoffzellelementen zu binden.
  • Nach einem Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Verbindung erstreckt sich die innere metallische Plattierung jeder Hohlfaser praktisch durch die gesamte aktive Länge der Faser und durch jenen Teil der Faser, der sich durch die ußendwand bzw. das Verschlußmittel erstreekt. Auf dem gegenüberliegenden Ende dieses Faserbündels hört der Innenüberzug der Hohlfasern auf, ehe das Ende der Faser und der AuBenüberzug überall das Ende der Hohlfaser erreicht.
  • Bei dem Betrieb einer solchen. gasförmigen -Brennstoffzelle wird ein Brennstoff, wie Wasserstoffs durch die Fasern geleitet, wobei er durch das Innere der Hohlfasern strömt und am gegenüberliegenden Ende der zelle entweicht.
  • Ein oxydierendes Gas, wie Sauerstoff, wird in den Raum zwischen den verschiedenen Fasern und in Kontakt mit dem Au#eren dieser Fasern gegeben. Nach Durchdringung einer der Reaktionsteilnehmerionenarten durch die Poren der durchlässigen -Hohifasern kommen. .die, Reaktionsteilnehmer miteinander in Berührung und reagieren aufgrund. der chemischen Reaktion unter Erzeugung von Elektrizität.
  • Das Reaktionsprodukt, --weiches im Fall von Wasse-rstoff und Sauerstoff Wasser ist, wird durch den Fluß des Reaktionsgases, welches durch die Region strömt, in der dieses Kondensat oder Reaktionsprodukt gebildet wird, aus dem System herausgeleitet. Es können Mittel zur Abtrennung und Vi-edergewinnung des Produktes und gegebenenfalls zur Regeneration der als Ausgangsmaterial dienenden Reagentien,-vorgesehen werden.
  • Gasförmige Brennstoffzellen in in denen die. mit Metall überzogenen Produkte d. e. r vorliegend, en, Erfindung gebraucht werden können, sind diejenigen, die nach irgendeinem geeigneten Verfahren unter Verwendung kannter Brennstoffgase und Oxydationsmittel arbeiten. Geeignete Brennstoffgase können im allgemeinen als gasförmige Verbindungen gekennzeichnet werden, die unter Lieferung eines negativen freien Energiewechsels (#F) oxydieren. Für solche Brennstoffzellen geeignete Brenngase sind unter anderem Wasserstoff, Äthylen, Propylen, Buten, Methan, Kohlenstoffmonoxyd usw.. Obwohl das bevorzugte Oxydationsmittel Sauerstoff ist, können auch andere geeignete oxydierene Gase, wie Luft, usw. benutzt werden-.
  • Ineiner typischen Reaktion, in der die Membranhohlfaser eine kationdurchlässige Membran ist, mit H-Ionen als dem entstehenden beweglichen Ion, unter Verwendung von Wasserstoff als Brennstoffgas und Sauerstoff als oxydierendem Gas besteht die gesamte Zellenreaktion in der Oxydation von Wasserstoff zu Wasser. Die jeweiligen entstehenden Reaktionen an der Anode und der Kathode sind folgende:.
  • Wenn in der Brennstoffzelle der vorliegenden Erfindung der Wasserstoff in das Innere der Hohlfasern, und der Sauerstoff au#en um dieselben herum gelei'tet wird, dann. wird die Innenoberflächenelektrode die Anode und die Außenoberflächenelektrode die Kathode sein.
  • Obwohl die obigen Gleichungen benutzt werden können, um die jeweiligen Reaktionen an der Anode und an der Kasthode zu summieren (zusammenzuziehen), wird angenommen, daß das H+ tatsächlich durch die Membran in Form von H+3O geht, um mit dem Sauerstoff an der Anode unter Bildung von Wasser zu reagieren. Wie ersichtlich, erfolgt die Bildung von H30 aus H+ nach der Gleichung Diese Reaktion neigt zur Erschöpfung der Anodenseite der Membran von Wasser.
  • Die verschiedenen Ionenaustauschharze, die in gasförmigen Ionenaustauschbrennstoffzellen verwendbar sind, haben alle ein gemeinsames Charakteristikum, daß in ihnen im allgemeinen 15 bis 50 Wasser zurückgehalten werden, sodaß das harzartige Material hydratisiert ist. Dieses Wasser kann aus dem Harz nicht durch mechanische Kraft entfernt werden, da es darin durch sekundäre Van der Waalssche Kräfte zurückgehalten wird. Für den Zweck des Transportes der Austauschionen durch die Membran von einer Elektrode zur anderen ist es wesentlich, daß zumindest ein Teil dieses Wassers innerhalb der gesamten Membranstruktur vorliegt, Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, da# der Oxydationsprozeß der Zelle eine Erschöpfung der Anodenseite der-Membran von Wasser verursachen kann. Wenn Wassermoleküle aus der Anodenseite der Membran schneller entfernt werden, als sie zurückdefundieren können, wird diese Anodenseite teilweise austrocknen, was zu einer beträchtlich verringerten Stromdichte aus der Zelle führt.
  • Die verschiedenen bekannten Vorrichtungen mit dicken Membranen sind Gegenstand dieses Verfahrens der Anodenmembrantrocknung gewesen, da ihre Dicke so groß ist, daß die entfernten Wassermoleküle nicht durch Rediffusion der neuerdings gebildeten Wassermoleküle zurück zur Anodenseite der Membran in aliquater Weise ersetzt werden können.
  • In dem überzogenen Fasergebilde der vorliegenden Erfindung sind die Membranwände dünn genug, sodaß diese Rttckdiffusion von Wasser nicht beeinträchtigt wird und mit genügend großer Geschwindigkeit erfolgt, um die Entwässerung der Anode zu verhindern.
  • Bei einer Brennstoffselle mit Gasbesöhickung,wie oben beschrieben, und einer aniondurchlässigen Membran mit Wasserstoff und Sauerstoff als Brennstoff- bzw. Oxydationsgas besteht die Gesamtreaktion der Zelle wiederum in der Oxydation von Wasserstoff zu Wasser mit den Elektrodenreaktionen an der Jeweiligen Anode und Kathode.
  • Selbstverständlich erfolgen ähnliche Reaktionen mit verschiedenen anderen Brenngasen in Abhängigkeit von dem Ion, welches durch die Ionenaustauschmembran transportiert wird.
  • Ionenaustauschharzmembranen, die zur Bildung von in den gasförmigen Brennstoffzellen der vorliegenden Erfindurg verwendbaren Hohlfasern geeignet sind, zerfallen im allgemeiten in drei Klaagen. Die erste direser Klassen sind Hohlfasern, die völlig aus Ionenaustauschharz bestehen. Die zweite dieser Klassen besteht aus Hohlfasern, die aus einem Grundharz hergestellt sind, dem ein Ionenaustauschharz einverleibt ist. Die dritte Klasse besteht aus Hohlfasern, die aus einem gep?.ropften mit ionenaustauschbildenden Materialien umgesetzten Grundharz bestehen.
  • Alle diese in der Technik bekannten Ionenaustauschharze können in den Brennstoffzellen der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Anorganische Ionenaustauschmaterialien sind ebenfalls geeignet, entweder als solche, wenn man sie zu selektiv durchlässigen Membranen verarbeiten kann, oder wenn sie in ein durchlässiges Membranmaterial, wie Zeolit, in Polyäthylen eingebettet sind.
  • Wie bekannt enthalten solche Harze einen beweglichen ionischen Substituenten. Im Falle der Kationaustauschharze hängen diese Ionen im allgemeinen an sauren Gruppen, z.B. einer Sulfonsäure- oder einer Carboxylgruppe. Diese sauren Gruppen befinden sich an einem polymeren Material wie Phenol-Aldehyd-Harzen, Polystyrol-Divinylbenzol, Polystyrol, mit Styrol gepfropftem Polyäthylen, aulfonierten Polyolefin oder einem anderen organischen Träger. Dies. Kationenaustauschkomponente ist ein bewegliches und ersetzbares Ion, das mit der gese@@olsenen losponent. des HarsmolekQls slektrostatisch assoziiert i8tx Es ist die Fähigkeit, daß dan Kation unter geeigneten Bedingungen durch andere Kationen ersetzt werden kann, die diesen Materialien die Ionenaustauncheigenschaften verleiht. Als bevorzugte kationische Austauschharze seien-erwähnt: (1) sulfoniertes Polystyrol, das durch Sulfonierung von Polystyrol oder durch Bildung eines Gemisches aus sulfoniertem Polystyrol mit anderen Polymeren entstanden ist und (2) Polyäthylen mit auf chemischem Wege oder mittels Strahlung aufgepfropftem Styrol und anschlie#ende Uisetzung mit Chlorsulfonsäure oder Schwefelsäure.
  • Anionenaustauschharzhohlfasern können aus allen in der Technik bekannten und geeigneten Materialien hergestellt werden und ähneln in ihrer Wirkung den Kationaustauechharzen, nur daß in den Anionaustauschharzen es die Fähigkeit des Anions zum Ersatz dadurch andere Anionen ist, welche die Ionenaustauschaktivität verursacht.
  • Allgemein geaprochen werden solche Anionenharze hergestellt, indem dem Harz eine Amingruppe einverleibt wird.
  • Besonders geeignet sind quaternäre Amine. Bevorzugte zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Anionmembranen sind-die folgenden: (1) Chlormethyliertes und mit eines tertiären Amin umgesetzt es Polystyrol (2) Polyäthylen mit ihm einverleibten quaternären Ammoniumionaustauschharzteilchen@ (3) Polyäthylenrohre mit auf chemischem Wege oder mittels Strahlung aufgepfropftem Styrol und mit Chlormethyläther umgesetzt, worauf dieses Reaktionsprodukt weiter mit Triäthylamin umgesetzt wird.
  • Die verschiedenen oben erörterten harsartigen Materialien können zu in der vorliegenden Erfindung geeigneten Hohlfasern nach-edem geeigneten Verfahren und in der Technik bekannten Apparaten verarbeitet werden.
  • Je nach dem benutzten faserbildendön Material können Schmelz-, Trocken- oder Na#spinnverfahren unter Verwendung von Mehrlochdüsen für Jede für diesen Zweck geeignete Vorrichtung oder nach einer anderen Technik, wie sie den Fachleuten bekannt sind verwendet werden. Be einem derartigen Verfahren kann in die Faser ein lösliches Kernmaterial eingebracht werden, welches bei der späteren Verwendung aus der Faser herausgelöst wird, um eine gleichförmige Innenbohrung bei den Fasern zu erzeugen.
  • So hergestellte Fasern haben eine ununterbrochene Bohrung, wie auch einen gleichförmigen Außen- und Innendurchmesser.
  • Gewöhnlich bedient man sich des Hilfsmittels die 50 erzeugten Hohlfasern auf einer Rolle oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zur Sammlung aufzunehmen, bevor man sie in den Zellen oder in Böndeln zur Plattierung nach dem Verfahren der Erfindung zusammenfögt, d.h. die Fasern werden zu endlosen Fäden zusammengefügt, die gelagert oder in anderer Weise behandelt werden, ehe man aus ihnen die gewünschten Faserlängen herstellt, wie sie in gasförmigen Brennstoffzellen verwendet werden.
  • Um aus ihrem großen Flächengebiet den größten Vorteil zu erzielen, werden die betrachteten Fasern in so kleinen Ahmessungen, wie zulässig hergestellt, welche Abmessungen noch den Innenelektrodenüberzug stutzen und gleiohzeitig eine unblockierte gleichfönaige Bohrung für den Durchgang von Gas im Innern der Fasern ergeben.
  • Allgemein gesprochen, sollten derartige Fasern keinen Au@endurchmesser Uber 1000 Mikron haben. Der bevorzugte Bereich für den Außendurchmesser dieser Faser liegt zwischen 10 und 200 Mikron. Der Innendurchmesser in den bevorzugten Fasern sollte innerhalb der Grenzen zwischen etwa 1/3 und 1/8 des Außendurchmessers der Stärke der gleichmäßigen Wände der Fasern liegen. Dieses wurde einem Wandetärkebereich zwischen etwa 3 und etwa 66 Mikron entsprechen. Natürlich ist die Stärke der Elektro@enüberzüge auf den Innen- und auf den Außenwänden der Fasern im allgemeinen geringer, als die Stärke der Wände der Fasern, obgleich dies nicht notwendigerweise der Fall zu sein braucht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden diese ueberzüge auf einem Maximalwert hinsichtlich der Stärke gehalten, die notwendig ist, um den gesamten Strom ohne unzweckmäßigen Ohm'schen Widerstand zu leiten. Das sind gewöhnlich nicht mehr als einige Mikron, z.B. nicht mehr als 2 oder 3 Mikron.
  • Es wird wiederum Bezug genommen auf die außerordentlich kleinen Abmessungen der Brenngtoffzellen bei Anwendung der vorliegenden Erfindung. Derartige Konstruktionen ergeben ein Brennstoffzellenflächengebiet, welches um ein vielfaches größer ist,als das. je Volumeneinheit bisher erreicht worden ist. Die außerordentlich geringe Stärke der Membranen verringert auch die elektrische Widerstandsfähigkeit der einzelnen Zellen und stellt eine angemessene Rediffusion des Wassers innerhalb der Membran sicher.
  • Nach einer bevorsugten Ausführungsform der Erfindung wird eine starke Lösung eines metallischen Kations in einem Lösungsmittel, das die Membran benetzt, an die Außenseite einer selektiv durchlässigen Hohlfaser gegeben, während eine reduzierende Lösung durch die Faser fließen gelassen wird. In dem Maß, wie die Metallionen durch die Poren der selektiv durchlässigen Membran dringen, werden sie durch die durch das Innere der Faser fließende Lösung reduziert und in situ unter Bildung eines porösen aber ununterbrochenen UMerzuges des Metalles auf der Innenfläche der Hohlfaser abgeschieden.
  • Die optimalen Bedingungen zur praktischen Durchführung der Erfindung schwanken mit dem besonderen anzuwendenden Metall und der Metallionenkonzentration. Im allgemeinen Jedoch werden hochkonzentrierte Metallionenlösungen bevorzugt. Die Reduktionemittellösung Jedoch muß schwach genug sein, damit das darin enthaltene Reduktionsmittel die Membran nicht zu schnell durchdringt, und dadu-rch"'das Metallion so schnell reduziert, daß dadurch die Haftfestigkeit des Metallüberzuges ungünstig beeinflußt wird. Andererseits muß aber die Reduktionsmittellösung eine susreichende Stärke aufweisen, damit das Metallion mit einer praktisch annehmbaren Geschwindigkeit reduziert wird. Geeignete Konzentrationen sind bei den verschiedenen Reduktionsmitteln, pH-Bedingungen usw. verschieden.
  • Wo eine Kationenendurchwanderung durch entweder eine Kationaustausch- oder Anionaustauschmembran gewünscht wird, sollte die Kationenkonzentration ausreichen, um die Ionenausschlu#wirkung der Membran zu überwinden. Bei einer Anionaustauschmembran wird die Mindestkonzentration desgeeigneten Kations höher sein, als bei einer Kationaustauschmembran.
  • Wo das Reduktionsmittel die Membran durchwandern (transmigrate) soll, wird die Kationenkonzentration zweckmäßigerweise auf einer Höhe gehalten, bei der die Geschwindigkeit der Kationendurchwanderung durch die Membran nur einen Mindestwert erreicht. Es ist jedoch zweckmäßig eine auareichende Konzentration zu haben, damit sich eine angemessene Abscheidungsgeschwindigkeit ergibt. Diese besondere Ausführungsform ist praktischer bei einer Ionenaustauscbmembran, da diese Art Membran eine viel stärkere Ausschlußwirkung haben wird und deshalb eine höhere Kationkonzentration erlaubt, wodurch sich eine bessere Abscheidungsgeschwindigkeit ergibt. Nach einem anderen Verfahren kann die Kationenkonzent rat ion erhöht werden, indem man es in Form eines massigen komplexes benutzt, in welchem Fall die Ionenausschlu#wirkung der Membran erhöht wird und höhere Kationenkonzentrationen geduldet werden können, ohne daß eine Durchwanderung (transmigration) erlaubt. ist.
  • Wo ein ionisches Reduktionemittel als wanderndes Molekül benutzt wird, sind ähnliche aber umgekehrte Erwägungen anzuwenden. Wenn ein neutrales Reduktionsmittel benutzt werden soll, sollte eine solche Molekülart benutzt werden, daß ein wirksamer Ausschluß bzw. Durchwanderung gemäß der gewünschten Anwendung begünstigt wird.
  • Als für die praktische Durchführung der Erfindung besonders geeignete Konzentrationen haben sich 0,2 bis 50% für die metallische Komponente und 0,12 bis 1Qs fttr die reduzierende Komponente als besonders geeignet erwieeen.
  • Obwohl hierin im allgemeinen immer von wäßrigen Lösungen die Rede ist, kann auch jedes andere Lösungsmittel benutzt werden, in welchem die Reaktionsteilnehmer löslich sind und weiches die'Membran nicht auflöst oder in irgendeiner anderen Weise ungünstig beeinflußt. So können z. B. alkoholische Lösungen. des Metalles und des Reduktionsmittels benutzt werden, wo dies gewünscht wird bzw. zweckmäßig erscheint.
  • Vorteilhafterweise liegt die Plattierungstemperatur im Bereich von 0 bis 1000, vorzugsweise 10 bis 80°C.
  • Außer den in den Beispielen genannten Metallen Ag, Ou, Ni, Au, Pd, Pt können auch andere chemisch reduzierbare Metallionen, t. B. Cr, usw. benutzt werden.
  • Darüberhinaus können auch andere Reduktionsmittel, wie z.B. Natriumphosphit usw. benutzt werden.
  • Obwohl die ionische Art von durchlässigen Membranen in den obigen Beispielen erläutert worden ist, ist es auch möglich eine Metallplattierung auf Hohlfasern oder Flächenmembranen die aus nicht-ionischen durchlässigen Membranen hergestellt sind, abzuscheiden. Typisch für solche Materialien sind die verschiedenen organischen polymeren Materialien, wie die Acetat; Triacetat, Formiat, Propionat, Nitrat usw.. Ester der Cellulose, einschließlich der Mono-, Di- und Triester in Gemischen solcher Estern Celluloseäther, wie Methyl-, Äthyl-, Hydroxyalkyl-, Carboxyalkyl-, usw., einschließlich gemischter Celluloseäther( regenerierte Cellulose; Polyvinylalkohole, Polysaccharide; Oasein und seine Abkömmlinge; synthe.tische lineare Polyamide, Polycarbonate, Polyvinylchlorid und seine Copolymeren, Polyvinylidenchlorid und seine Copolymeren, Acrylesterpolymere, organische Siliconpolymere, Polyurethane, Polyvinylformale und -butyrale und Gemische davon, Methacrylatpolymere, Styrolpolymere1 Polyolefine wie Polyäthylen, Polypropylen usw. und andere Polyester, und Gemische der vorstehenden.
  • Ununterbrochene für die praktische Durchführung der Erfindung geeignete Hohlfasern können bequem nach Schmelz-, Trocken- oder Naßspinnverfahren Je nach der besonderen zur Faserbildung benutzten Substanz hergestellt werden. Die Mehrlochdüse wird Je nach dem angewandten Spinnverfahren und den besonderen Abmessungen, die die Hohlfasern haben sollen, ausgewählt. Zur Herstellung der Hohlfasern hat die Spinndüse in der Öffnung eine kleine ringförmige Öffnung, durch die die Spinnmasse gepreßt wird.
  • In einem typischen Beispiel wird Cellulosetriaoetat nach einem Naßspinnverfahren versponnen, bei dem das Cellulosetriacetat zusammen mit einem Weichmacher oder Modifizierungsmittel, damit schlie#lich der Maese die gen durchlässige Eischaft verliehen wird, in einem geeigneten Lösungsmittel zwecks Bildung einer viskosen Spinnlösung gelöst. Diese Lösung wird durch die Spinndüse in ein Fällbad ausgepreßt. So wie die ausgepreßte Lösung mit dz Bad in Berührung kommt, koaguliert oder geliert das Cellulosetriacetat in der gewünschten Form zu einer endlosen Hohlfaser von gleichmäßiger Wandstärke. Wenn das Fällbad so beschaffen ist1 da# es dem Fasermaterial Permeabilität verleiht, wird diese Eigen@ohaft der Faser direkt verliehen.
  • Wenn das Fällbad nicht so beschaffen ist, wird die Faser in ein zweites Bad geführt, damit es diese Funk@ion der Durchlässigkeit erlangt. Die Hohlfaser wird dann frei-von Lösungsmitteln bzw. Reagentien gewaschen und dann entweder direkt gemäß der praktischen Durchführung der Erfindung benutzt oder auf einer Rolle oder Spule oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zur späteren Verwendung gelagert.
  • Nach diesem technischen Verfahren können außerordentlich feine Hohlfasern hergestellt werden. Die Wandstärke reicht aus, um Drucken zu widerstehen, die bei der nachfolgenden Verwendung dieser Fasern auftreten können. Es hat sich ergeben, daß die kleinen Abmessungen dieser feinen Hohlfasern es den sich selbsttragenden Membranwänden der Fasern erlauben, erheblichen Drucken zu widerstehen.
  • Es ist im allgemeinen vorteilhaft, daß der Außendurchmesser der Hohlfasern 300 Mikron nicht überschreitet.
  • Vorzugsweise liegt der Außendurchmesser im Bereich von etwa 10 bis etwa 200 Mikron. Am vorteilhaftesten liegt die Wandstärke der Fasern in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 80 Mikron und beträgt vorzugsweise 2 bis t5 Mikron.
  • Wandstärken unter diesem Bereich können zu der Unfähigkeit führen, den gewünschten Drucken zu widerstehen, während Stärken oberhalb dieses Bereiches den'Durchdringungswiderstand durch die Faserwand erhhe.n. EB liegt auf der Hand, daß diese Eigenschaften mit den besenderen, jeweils benutzten Material und auch iit der besonderan Art der Trennung etwa, achwanken. Entsprechende Verfahren zur Herstellung permeabler Membrane bis zu größeren Flächenformen sind in der Technik bekannt.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele noch weiter erläutert, in denen, wenn nicht besonders hervorgehoben wird, alle Teile und Prozentangaben sich auf das Gewicht beziehen.
  • Beispiel I Durchlässige Polyäthylenhohlfasern mit einem Au#endurchmesser von 190 Mikron und einem Innendurchmesser von 120 Mikron, die nach einem Schnellspinnverfahren durch eine ringförmige Öffnung erzeugt worden waren, werden mit 10% Chlorsulfonsäure chlorsulfoniert. Die behandelten Fasern werden hydrolysiert und mehrere Male mit Wasser gewaschen. Die Faser bzw. das Rohr hat eine Kapazität von 3,5 Milliäquivalenten je g. (Meq/gm). Ein Mündel solcher Fasern wird zu einem Bündel gegossen, indem seine Enden in einer osmotischen Zelle unter Verwendung einer Epozyharzmasse aus 14,7 Teilen des Diglycidyläthers von Bisphenol, 6,8 Teilen Soya-1,3-Propylendiamin und und eilen Dimethylaminopropylamin versiegelt sind. Auf die Au#enseite dieser Faser wird eine Lösung gegeben, die aus 3,5 Teilen AgNO3 in 3,0 Teilen Wasser plus genflgend NH4OH besteht, um den Niederschlag aufzulösen, der sich anfangs bildet. Durch das Innere' der Faser wird eina kontinuierlicher Fluß einer Lösung aufrechterhalten, die wie folgt hergestellt wurde : Eine Lösung von 0,2 Teilen AgNO3 und 100 Teilen Wasser wird- gekocht. Dann werden 0,166 Teile iochelle-Salz zugegeben, worauf das Kochen noch mindestens weitere 5 Minuten fortgeführt wird. Die entstandene Lösung wird filtriert, um irgendwelchen grauen Niederschlag zu entfernen. Die Lösungen werden -zu der Plattierung bei Raunfte'nperatur'benutzt, und die Plattierung eine Stunde lang fortgesetzt. Die Innenseitender Fasern erhalten auf diese Weise einen guten festhaftenden Silberüberzug.
  • Beispiel II Die Verfahrensweise von Beispiel I wird unter Verwendung von vier Bündeln Hohlfasern aus einer Sulfonsäuregruppen enthaltenden Kationenaustauschmembran wiederholt; es werden zwei Lösungen hergestellt, und jeweils auf jedes Bündel in der gleichen Weise wie in Beispiel I angewandt.
  • Nach 9 Minuten wird eines der Bündel herausgenommen, und die Fasern werden zur Besichtigung aufgeschnitten; es ist keine nennenswerte Abscheidung gebildet worden. Nach 22 Minuten wird ein weiteres Bündel in ähnlicher Weise inspiziert, auf der Innenseite sind kleine dunkle Flecken entstanden. Nach 39 Minuten wird das dritte Bündel in derselben Weise untersucht, auf der Innenseite wurde eine blanke Abscheidung festgestellt, auf der Außenseite fand sich eine sehr geringe Abscheidung. Bei der Messung des Widerstandes der jeweiligen Überzüge der Fasern de's dritten Bündels wurde gefunden, daß der Widerstand des Innenüberzages ungefähr 3000 Ohm/cm , und der der Au#enfläche einen Widerstand von mehr als 50000 Ohm/cm betrung. Nach 59 Minuten wurde das vierte Bündel wie oben untersuch-t, und die Hohlfasern hatten eine blanke Oberfläche auf der Innen- und eine dunkle Fläche auf der Außenseite der Hohlfasern. Bei der Messung des Widerstandes der jeweiligen Überzüge wie oben, ergab sich der Widerstand des Innenüberzuges zu etwa 5 Ohm/cm und der des Außenüberzuges zu mehr als' etwa 40 000 Ohm/cm. Bei der Messung des festhaft enden ilberfilmes auf der Innenseite mit einem Filmmikrometer wurde gefunden, da# er 5 Mikron stark war.
  • Beispiel III Bie Verfahrensweise von Beispiel 1 wird unter Verwendung einer chlorsulfonierten Polyäthylenhohlfas er mit einer Ionenaustauschkapazität von 1,5 meq/gm. wiederholt, Auf der Au#enseite der Faser wird die gleiche Lösung wie in Beispiel I angewandt, aber die innen durch die Fasern geleitete Lösung wird aus 1 Teil Phenylhydrazin, 11 Teilen.
  • Äthanol und 1'O Teilen Wasser hergestellt. Nach 1,5 Stunden hat die Innenfläche einen haft enden leitenden Silberfilm mit einem Widerstand von 15 Ohm/cm, während die Au#enfläche keinen Überzug aufweist. Die Außenfläche hat einen über 5 000 Ohm/cm liegenden Widerstand.
  • Beispiel IV Die Verfahrensweise von Beispiel I wird wiederholt, wobei. als Außenlöaung eine Nickelionlösung von 00 g Nickelsulfat und 200 g Citronensäure je Liter Lösung besteht. Die auf der Innenseite der Hohlfasern benutzte Lösung-besteht aua 8,1 g Natriumhydroxyd, 70,5 O Natriumhydrosulfid und 10,1 g Natriumhypophosphit; die Lösungen werden, während der Plattierung bei 5800 gehalten. Nach 5,5 Stunden weist die Innenfläche der Fasern einen festhaftenden glatten Überzug von metallischem Nickel mit einer btärke von weniger als 0,005 mm und einem \-!iderstand von 15 Ohm/cm auf. Die Außenfläche der Fasern hat keinen metallischen oder leitenden Überzug.
  • Beispiel V Die Verfahrensweise von Beispiel I wird wiederholt unter Verwendung einer äußeren Lösung, die man aus 10 Volumen konzentrier-ten NH4OH plus 4 Volumen einer 30%-igen Lösung von Nickel-Il-Sulfat erhalten hat. Die innere Lösung ist eine 5%ige Lösung von Natriumhydroulfit. Die Plattierung wird 8 Stunden bei 45 bis 500C durchgeführt.
  • Am Ende dieser Zeit ist eine dünne Nickelmetallplattierung auf' der Innenfläche abgeschieden. Diese Plattierung hat eine Widerstandsfähigkeit von 300 Ohm/cm.
  • Beispiel VI Die Verfahrensweise von Beispiel-I wird wiederholt, wobei man als äußere Lösung eine konzentrierte Kupferionlösung verwendet die durch Sättigung einer konzentrierten NH4OH-Lösung mit frisch gefällte Kupferoxyd erhalten worden ist. Die innere Lösung ist ein Gemisch aus gleichen Volumenteilen einer wäßrigen 10%igen Kaliumhydroxydiö sung und einer Lösung, hergestellt durch Zusatz von 4-,5 g Hydrazinsulfat und 4,3 ml Hydrazinhydrat zu 100 ml Wasser.
  • Die Plattierung wird 7,5 Stunden bei 60°C durchgeführt.
  • Nach dieser Zeit ist ein metallischer Kupferfilin auf der Innenfläche der Hohlfaser, aber keiner auf der Außenfläche entstanden. Der Kupferfilm hat eina Widerestandsfähigkeit von 70 Ohm/cm.
  • Wenn die Verfahrensweise wiederholt wird, aber die Plattierung 4 Stunden bei 55°C durchgeführt wird, hat der entstandene innere Kupf,erfilm eine Widerstandsfähigkeit von 30 Ohm/cm Beispiel VII Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung einer durchlässigen Membran, die aus einen' technischen Anionaustauschharz mit darahängenden quaternären Ammoniumgruppen hergestellt worden ist. In Kontakt mit der einen Oberfläche des Films wird eine 0,1-molare Lösung von Silbernitrat gebracht, zu der genügend Illl4OH gesetzt worden ist., um den Niederschlag wieder aufzulösen, der sich ursprunglich, gebildet hat.
  • Mit der anderen Fläche des Films wird eine 5Cige wäßrige Lösung von Hydrazinhydrat In Kontakt gebracht. Nach c1,i 1,25-stündiger Plattierung bei 1400 hat sich ein schwerer festhaftender Silberüberzug auf der mit der Silberlösung in Kontakt stehenden Fläche gebildet. Der elektrische Wide-rstand der Silberplattierung beträgt weniger als 0,5 Ohm/cm. Auf der gegenüberliegenden Seite ist keine Abscheidung entstanden. Die vorstehende Verfahrensweise wird mit ähnlichen Ergebnissen wiederholt,, mit einer durch lässigen Membran, die aus chlormethyliertem und dann mit Trimethylamin umgesetztem Polystyrol hergestellt worden ist.
  • Beispiel VIII Eine flache durchlässige Ionenaustauschmembran wird durch Sulfonierung eines Polyäthylenbogens mit Chlorsulfonsäure und Hydrolyse des Produktes hergestellt. Auf die eine Seite dieser Membran wird eine Platinlösung aus einem Gemisch von 8 ml 2,67%iger Chlorplatinsäure und 0,96 ml 0,94-molarem Natriumhydroxyd gebracht. Auf die andere Seite der Membran wird eine 4% igi wäßrige Lösung von Hydrazinhydrat gegeben.- Nach 1 1/2-stündigem Stehen bei Raumtemperatur hat sich auf der Seite der Membran, die sich im Kontakt mit der Hydrazinlösung befindet,-ein dünner Platinüberzug abgeschieden.
  • Beispiel IX Es wird eine durchlässige sulfonierteNylonmembran in Blattform benutzt. Auf die eine Seite-wird eine 1% HAuC14 enthaltende wäßrige Lösung, die mit'KOH leicht alkalisch gemacht worden ist, auf die andere Seite eine 1%ige Hydrazinhydridlösung in-Was'ser gegeben. Nach 2 Stunden hat sich auf der Seite der Membran, die sich inr Kontakt mit der Goldlösung befindet, eine Goldplattierung gebildet. Patentansprüche

Claims (13)

  1. P a t e n t a n 5 p r ü c h e 1. Verfahren zur Abscheidung einer elektrisch leiwenden Überzugsschicht auf der Oberfläche einer selektiv durchlässigen Membran, bei dem eine Metallverbindung und ein Reduktionamittel in Kontakt mit der zu überziehenden Oberfläche gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung und'das Reduktionsmittel mit gegenüberliegenden Oberflächen der Membran solange Zeit in-Kontakt gebracht werden-, daß eine Überzugsschicht mit der gewünschten Leitfähigkeit entsteht.
  2. 2. Verfahren nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht auf der mit der Metallverbindung in Kontakt stehenden Oberfläche abgeschieden wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht auf'der mit dem Reduktionsmittel in Kontakt. stehenden Oberfläche abgeschieden wrd.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbehandlung durch die Anwesenheit von Lösungsmitteln für die Metallverbindung und das Reduktionsmittel gefördert wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzte Metallverbindung zu 0,1 bis 50 Gew.-O in einer wäßrigen Lösung gelö'st wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das benutzte Reduktionsmittel zu 0,1 bis 2-0 Gew.-% in einer wäßrigen Lösung gelöst wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzte Membran in Form von endlosen Hohlfasern mit einer Wandstärke von 1 bis 80 Mikron vorliegt.
  8. 8. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzte Membran eine selektive Durchlässigkeit für mindestens ein Kation, Anion oder Molekülart hat.
  9. 9. Verfahren nach einer,. der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,'daß die Kontaktbehandlung bei einer Temperatur von 0 bis 1000C durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzte. Metallverbindung ein lösliches Salz mindestens eines der Metalle Chrom, Kupfer, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium oder Silber ist.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verbindungen Hydrazin, Hydrazinhydrat, ein saures Salz des Hydrazins, ein'Alkaliborhydrat, ein Alkalihydrosulfit, ein Alkaliph -osphit oder Kaliumnatriumtartrat als Reduktionsmittel gebraucht wird.
  12. 12. Verfahren nach einem-der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, da# eine wäßrige 0,74 Gew.-% Natriumhydroxyd und 6,5 Gew.-% Natriumdithionit enthaltende Lösung und eine wäßrige 26 Gew.-% Nickel-II-Acetat und 13,7 Gew.-% Citronehsäure enthaltende wä#rige Lösung mit gegenüberliegenden Oberflächen der, Membranen Kontakt gebracht werden.
  13. 13. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß'eine wäßrige, 0,5 bis 4 Gew.-% Hydrazinhydrat enthaltende und eine wä#rige 0,03 bis 0,05 Mol% Palladium enthaltende wä#rige Lösung mit gegenüberliegenden Oberflächen der Membran in. Kontakt gebracht werden.
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